连续重整加热炉内多火焰组合燃烧的数值模拟.pdfVIP

维普资讯 2004年 第 28卷 石油大学学报 (自然科学版) Vo1．28 NO．3 第 3期 JournaloftheUniversityofPetroleum，China Jun，2004 文章编号 ：1000—5870(2004)03—0078—06 连续重整加热炉内多火焰组合燃烧的数值模拟 江 华 ，毛 羽 ，吴德飞 ，王 娟 ，孙 毅2 (1．石油大学化工学院，北京 102249；2．中石化北京设计院，北京 100011) 摘要：分别对 3种工况下连续重整加热炉中特定复杂燃烧器和多燃烧器组合的燃烧状况进行了数值模拟 ．建立 了连续重整加热炉内多火焰组合燃烧数学模型，对炉膛和瓦斯燃烧器进行了网格划分。结果表 明，在多个瓦斯燃烧 器射流之间存在相互干涉现象，对于有不同数量燃烧器的加热炉，炉膛 内流场和温度场以及组分分布均存在差异 重力对于炉膛 内的流场、组分分布、温度分布都有较大的影响，对这种影响给出了合理的预测结果。 关键词 ：加热炉 ；燃烧器；燃烧 ；辐射 ；流场；温度场；数值模拟 中图分类号 ：V：ll，儿 文献标识码 ：A 催化重整装置是生产高辛烷值汽油组分 、芳烃 运动粘性系数；T为湍流粘性系数；G为混合分 和副产品氢气的石油炼制装置 ，连续重整加热炉是 数；F为混合分数平均值 ；k为流体湍流动能，e为 重整装置的主要设备一重整加热炉 内的流动、燃烧 湍流动能耗散率。 和传热过程…是影 响其热效率 的主要 因素。笔者 该燃烧模型适用于扩散燃烧的数值模拟计算。 采用数值模拟的方法分别对连续重整加热炉内不同 1，2 辐射传热模型 数量燃烧器的组合燃烧过程进行数值模拟。 采用离散传播模型来计算重整炉 内的辐射传 热。其主要思想是考虑边界网格面作为辐射的吸收 1 控制方程及计算模型 和发射源，将边界 网格面上 向半球空间发射 的辐射 连续重整加热炉采用瓦斯燃烧器，因此其流动 、 能离散成有限束能束，这些能束穿过 内部 网格被介 燃烧及传热过程可以用气体燃烧基本方程组来描 质吸收和散射后，到达另外的界面上被吸收，在各边 述。气体燃烧基本方程组包括连续性方程、动量方 界网格面上进出的辐射能达到平衡[引。将辐射传 程 、能量方程以及组分输运方程。加热炉 内的燃烧 播方程在第 个网格上积分得 都是湍流燃烧 ，而且炉膛 内的传热主要是以辐射的 方式 ，因此方程组还需要湍流模型、燃烧模型以及辐 ，+1=二三(1一exp(一OrS))+Inexp(一rOS)． (3) 射传热模型加以封闭。 式中，丁 为该网格介质温度 ；a为介质的吸收系数； 控制方程的通用形式 2J为 s为该射线穿过网格时所穿行 的距离 ；，和 ， 。分 (D15D)+蠹()=盎( )+s． (1)别为进人和离开第 ”个网格时能束的辐射强度。 式中，t为时间；lD为流体密度 ； 为通用变量 ；，为 2 计算区域及网格划分 j=方向的坐标 ；uj为j=方向流体速度； 为 的扩散 表 1为各种计算工况下燃烧器的组合方式 ，每 系数 ；S。为方程源项。 层为4个燃烧器。 1．1 燃烧模型 表 1 计算工况及燃烧器组合方式 计算中采用了双 的混合燃烧模型 ：